Особенности звука в современных телевизорах
Pixabay
Хотя большую часть информации об окружающем мире человек получает при помощи зрения, нельзя преуменьшать значение слухового восприятия. В полной мере это смогли понять зрители с появлением звука в кинематографе в 1930-е годы.
Аналогично обстояли дела и в телевидении. Если первые передачи механического ТВ с вращающимся диском Нипкова без звука воспринимались публикой на ура, то переход к электронному телевидению уже априори предполагал, что изображение будет со звуком.
ЭВОЛЮЦИЯ ЗВУКА В ТВ
Звук в телевидении играет далеко не последнюю роль. Для сохранения комфортного восприятия видеопрограммы повышение качества изображения должно сопровождаться пропорциональным улучшением звука. Поэтому отнюдь не случайно внедрение систем цветного телевидения в 1960-х годах привело к внедрению стереозвука в телевидении — сначала аналогового формата (A2/NICAM), а затем и цифрового (NICAM-728).
Долгие годы считалось, что двухканальных систем стереозвука будет вполне достаточно для создания эффекта присутствия. При просмотре видеопрограмм на кинескопных телевизорах с экранами размером 25–32 дюйма два канала действительно обеспечивали неплохую пространственную локализацию виртуальных звуковых образов. Поэтому при переходе от аналогового ТВ к цифровому, который начался в 1998 году, для передачи звука в европейской системе цифрового эфирного телевидения DVB-T использовались алгоритмы сжатия MPEG-1 Layer II (затем и MPEG-4 AAC), обеспечивающие стереофоническое звучание. Выбранный в американском стандарте ATSC кодек Dolby Digital (AC-3) в принципе допускал передачу многоканального звука, но основным режимом была все та же стереофония.
С ростом размера экранов плоскопанельных телевизоров — плазменных (PDP) и жидкокристаллических (LCD) — и особенно с широким распространением проекторов в домашних кинотеатрах в 1990 годы о пространственном звучании стали говорить уже применительно к многоканальным системам объемного звука. В них мнимые источники звука располагались по всей плоскости между элементами акустической системы. Основным источником видеопрограмм стали сначала DVD-, а затем Blu-ray-проигрыватели, а для записи на диски использовались форматы многоканального звука Dolby Digital/DTS и Dolby Digital True HD/DTS-HD Master Audio соответственно.
Наилучшее качество звука обеспечивают алгоритмы кодирования Dolby TrueHD и DTS-HD Master Audio, в которых используется 24-битовое представление цифрового звука при частоте дискретизации 96 кГц (см. таблицу). Но самым главным отличием этих форматов компрессии цифрового звука от используемых ранее является применение специального алгоритма Meridian Lossless Packing, обеспечивающего уменьшение скорости цифрового потока без потери данных, что позволяет при экономии на скорости цифрового потока компрессированного звука до 40% полностью восстановить исходные звуковые сигналы.
Что касается систем цифрового телевидения, то базовыми форматами для HD стал Dolby Digital (AC-3), а для Ultra HD в перспективе будет применяться Dolby Atmos. Этот формат мы подробно рассмотрели в статье «Звук вокруг: смотрим, слушаем, погружаемся».
ТОНЬШЕ ЗНАЧИТ ХУЖЕ?
Таким образом, тренд на постоянное повышение качества звука в телевизорах — а затем и в системах домашнего кинотеатра — налицо. В «аналоговые» времена эта задача решалась сравнительно просто, так как объем корпуса телевизоров на основе кинескопа был достаточно большим, чтобы разместить в нем встроенную акустическую систему с неплохим качеством звучания. Средний размер экрана кинескопных телевизоров в 1990-е постепенно увеличивался, от 25 до 32 дюймов, и это позволяло создавать в них все более качественный акустический тракт. В те годы в телевизорах среднего и высокого класса акустические системы выполнялись в виде закрытых пластиковых боксов сложной формы, заполняющих объем вокруг задней части кинескопа и достаточных для эффективной работы низкочастотных громкоговорителей. Кроме того, устранялись переотражения звуковой волны от тыльной стороны громкоговорителей внутри корпуса телевизора, которые приводили к искажениям амплитудно-частотной характеристики звукового тракта. В результате с учетом применения громкоговорителей и усилителей низкой частоты высокого качества звучание телевизоров значительно улучшилось.
Однако появление в середине 2000 годов плоскопанельных телевизоров значительно усложнило задачу достижения качественного звука. Несмотря на рост размеров диагонали экранов телевизоров, их глубина, а следовательно, и акустический объем внутри корпуса стали стремительно уменьшаться. Быстрее всех «худели» жидкокристаллические телевизоры, в которых лампы подсветки с холодным катодом начиная с 2008 года стали заменяться на светодиодную подсветку (Light-Emitting Diode — LED). К тому же прогресс в развитии электронно-компонентной базы способствовал быстрому сокращению числа элементов электронных плат и, как следствие, их размеров.
Апофеозом тренда на «похудание» стало изобретение компанией Samsung Electronics так называемой торцевой светодиодной подсветки, в результате чего толщина корпуса LED-телевизоров уменьшилась до 25–30 мм. Очевидно, что в корпусе такого объема разместить полноценную акустическую систему практически невозможно. Таким образом, конструкторы телевизоров в какой-то степени стали заложниками маркетологов и дизайнеров, которые требовали, чтобы каждая новая модель телевизора была тоньше и стройнее старой. Вследствие этого сверхплоский телевизор стало возможным повесить на стену, как картину, но добиться от него более-менее приличного звука уже не получалось. Тем более что встроенные громкоговорители размещались в нижней части корпуса и, соответственно, излучали звук вниз относительно дисплея. С ростом диагоналей телевизоров это приводило к тому, что звук отрывался от изображения на экране, снижая впечатление от звукового сопровождения видеопрограмм. Наиболее драматичная ситуация складывалась у производителей OLED-телевизоров, толщина видеомодуля которых уменьшилась и вовсе до 3–5 мм.
Таким образом, логика развития дисплейных технологий привела к тому, что звук плоскопанельных телевизоров относительно кинескопных значительно ухудшился. В результате взаимных компромиссов дизайнеры и разработчики нашли остроумное решение — перенести импульсный блок питания, плату обработки сигналов и громкоговорители акустической системы в специальный утолщенный отсек в нижней части задней стенки корпуса. Компромисс заключался в том, что сбоку телевизор по-прежнему выглядел как тонкий видеомодуль, который в нижней части плавно переходил в отсек увеличенного объема. Так как с ростом диагонали экрана объем этого отсека без заметного ущерба для дизайна можно было сделать достаточно большим. В последнее время стало хорошим тоном встраивать в телевизоры с диагональю от 49 дюймов даже малогабаритные активные сабвуферы, что радикально улучшило качество звука. Тем более что современные цифровые звуковые процессоры и цифровые усилители позволяют заметно улучшить звучание встроенной в телевизор акустики.
В качестве примера можно привести встроенную в OLED-телевизоры LG функцию Magic Sound Tuning, позволяющую настроить (откалибровать) их звуковой тракт под акустические особенности помещения. При активации этой функции телевизор последовательно издает ряд тестовых звуковых сигналов, а для измерения акустического отклика помещения используется встроенный в пульт ДУ микрофон. После калибровки с использованием интеллектуальных цифровых алгоритмов качество звукового сопровождения действительно заметно улучшается, особенно в части объемности звуковой панорамы.
Еще более остроумное решение по улучшению качества звучания телевизоров предложила компания Sony в 2016 году. Технология Acoustic Surface Audio предусматривала использование в качестве излучателя звука поверхность экрана. Для этого на его обратной стороне устанавливаются специальные драйверы (излучатели), которые возбуждают на поверхности экрана акустическую волну. Для лучшего совмещения звука с изображением используются несколько излучателей, на которые специальный цифровой процессор распределяет звуковые сигналы в соответствии с их привязкой к изображению. За счет совмещения зрительных и слуховых эффектов у зрителей значительно повышается эффект присутствия.
Описанные решения позволили значительно сократить негативное влияние на звук уменьшения объема корпуса плоскопанельных телевизоров, но добиться по-настоящему высокого качества звука в таких телевизорах принципиально невозможно.
ВНЕШНИЕ АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
Наилучшим решением для получения высококачественного звука является использование телевизора в составе домашнего кинотеатра с отдельными внешними акустическими системами. В середине 1990 годов просмотр видеопрограмм на подобных комплексах в какой-то степени приблизил домашний просмотр к впечатлениям, получаемым зрителями в настоящем кинотеатре.
В классическую систему домашнего кинотеатра помимо телевизора (или видеопроектора с экраном) обязательно входит источник программ, усилитель многоканального звука со встроенным декодером (как правило, ресивер) и комплект акустических систем, включая сабвуфер. Такие системы были чрезвычайно популярны в 1990-е и 2000-е во время бума дисков формата DVD, а затем и Blu-ray. Системы нижней ценовой категории представляли собой набор «все в одном». Системы высокой ценовой категории состояли из отдельных компонентов, включавших DVD/Blu-ray-проигрыватель, декодер многоканального звука (Dolby/DTS), многоканальный AV-усилитель плюс набор полочной или напольной акустики и сабвуфер. В целом такие системы обеспечивали неизмеримо более высокое качество звука при просмотре телевизионных передач и видеопрограмм, чем собственный звуковой тракт телевизора.
К началу 2010 годов популярность домашних кинотеатров начала падать, и соответственно упали объемы продаж соответствующей аппаратуры. Однако зрители по-прежнему хотели иметь качественный звук в телевизоре. В результате в качестве альтернативы описанным выше решениям появились саундбары, представляющие собой малогабаритную активную акустическую систему в комплекте с сабвуфером. Мы рассмотрим их в следующем материале.
